半导体激光器件，制作方法以及光盘的重现和记录单元 【技术领域】
本发明涉及一种半导体激光器件及其制作方法。本发明也涉及光盘重现和记录单元。
半导体激光器件已被用于光通讯单元和光记录单元中。近年来，随着对半导体激光器件要有较高速度和较大容量逐渐增加的需要，已把研究和开发引导到改善半导体激光器件各种性质的方面上。
其中，在常规上已使用于诸如CD(微小型光盘)和CD-R/W(可读/或重写小型光盘)的光盘重现(记录)单元的780nm波段半导体激光器件，通常是用以AlGaAs为基的材料制作的。由于对具有高速写入的Cd-R/RW的需要也在增加中，所以，要求具有较高功率的半导体激光器件满足这个需要。
有一种已知的常规的以AlGaAs为基的半导体激光器件，如图12所示(例如，见日本专利待公开申请HEI 11-274644、第0053段和图1)。该半导体激光器件是这样来构成的，在n-GaAs基底501上，一层接着一层堆积着下列诸层：n-GaAs缓冲层502，n-Al0.5Ga0.5As下覆盖层503，Al0.35Ga0.65下引导层504，由交替配置地Al0.12Ga0.88As势阱层(具有厚度为80的两层)和Al0.35Ga0.65As阻挡层(具有厚度为50的三层)组成的多量子势阱活化层505，Al0.35Ga0.65As上引导层506，p-Al0.5Ga0.5As第一上覆盖层507，p-GaAs腐蚀抑制层508，且在腐蚀抑制层508的顶部形成平台镶条状p-Al0.5Ga0.5As第二上覆盖层509，再在它的上部形成盖状p-GaAs盖板层510。在第二上覆盖层509的两旁都堆积着n-Al0.7Ga0.3As第一电流阻流层511和n-GaAs第二电流阻流层512，使得除了平台以外的区域引到电流变窄部分的作用。在第二电流阻流层512的顶部提供p-GaAs平面化层513，且在整个平面上，覆盖层p-GaAs接触层514。
本发明的发明者们对该半导体激光器件作了测试。得到的结果是，阈值电流约为35mA，而COD(严重的光学损伤)的程度约为160mW。
如上所述描述的采用以AlGaAs为基的材料的半导体激光器件往往会遭受到当大功率在一个端面上驱动时而产生的COD，该表面是由于活性Al的作用而引起的从它那里发射激光的面。这就造成不充分的可靠性和寿命短的缺点。
【发明内容】
本发明的一个目的是即使在大功率驱动之时，提供一种也能显示出高可靠性的半导体激光器件，且具有长的寿命，及其制作方法。
本发明的另一目的是提供一种带有这种半导体激光器件的重现和记录单元的光盘。
人们认为在下面的机制基础上将会在激光器发射激光的端面上产生COD。在谐振器的端面上，铝是容易被氧化的；因而形成一层水平表面。注入进活性层载流子在通过该水平表面时是中和的。在那个时候放出热量以使端面局部地升高温度。这个温度的升高减小了在端面附近活性层中的能带间隙。由在端面附近活性层中吸收激光而产生的载流子在通过该水平表面时再一次是中和的，它产生热量。人们认为这种正反馈的重复发生最后导致端面的熔毁而造成振荡的停止。
为了要解决上面的缺点，本发明的发明者们把研究安排在那种在活性区中不包含铝的(无铝材料)由以InGaAsP为基的材料制成的大功率半导体激光器件上，并获得了最大功率输出达到约250mW的半导体激光器件，不过，还是没有得到足够的可靠性。作为分析该半导体激光器件的结果，发现作为p型杂质的锌(Zn)扩散了活性层中，且其浓度达到2×1017cm-3。同时，用透射电子显微镜(TEM)观察该器件的结果，显示出量子势阱结构被部分地扰乱，且使得在势阱层和阻挡层之间的相边界模糊不清。
根据上面分析的结果，本发明提供一种半导体激光器件，包括：
第一导电型半导体基片；
第一层电型下包层，它沉积在第一层电型半导体基片上；
量子势阱活性层，它沉积在第一层电型下覆盖层上，它由交替堆积的阻挡层和势阱层组成；以及
第二导电型上覆盖层，它沉积在量子势阱活性层上，其中
量子势阱活性层是用第二导电型杂质来掺杂的。
在根据本发明的半导体激光器件中，量子势阱活性层是用第二导电型杂质来掺杂的。从而抑制了从上和下覆盖层中或类似片的杂质扩散到量子势阱活动层中去。结果是，减小了由杂质扩散到量子势阱活性层中而引起的扰乱，这样就防止了量子势阱活性层结晶度的损伤。所以，该半导体激光器件即使在大功率驱动时也能显示出高可靠性且有长的寿命。
本发明具体地提供一种具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件，该半导体激光器包括：
第一导电型GaAS基底；
量子势阱活性层，它沉积在第一导电型GaAs基底上，它交替堆积的以InGaAsP为基的材料制成的阻挡层和势阱层组成的；
第二导电型上覆盖层，它沉积在量子势阱活性层上，其中
量子势阱活动性是用作为第二导电型杂质的锌来掺杂的。
注意，“以InGaASP为基的材料”是指InxGa1-xAsyP1-y(此处0＜x＜1，0＜y＜1)。
在该半导体激光器件中，量子势阱活性层是用作为第二导电型杂质的锌来掺杂的，这样，减小了由从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中去而造成的扰乱。例如，在上覆盖层用Zn(具有比较高的扩散速度)作为杂质来掺杂的场合下，由于Zn在量子势阱活动层中的浓度是中等高的，所以抑制了Zn从上覆盖层扩散到量子势阱活性层中去。结果是，防止了量子势阱活性层结晶度的损伤。所以，该半导体激光器件即使在大功率驱动时也能够显示出高可靠性并具有长的寿命。
在本发明的一个实施例中，在量子势阱活性层中掺杂的Zn的浓度为2×1017cm-3或较少。而这样一个Zn浓度使得它能在量子势阱活性层中保证激光振荡。而且，该Zn浓度使得它能减小或几乎消除Zn到量子势阱活性层的扩散，所以实现了如上面的同样效应。
本发明也提供一种半导体激光器件，包括：
第一导电型半导体基底；
第一导电型下覆盖层，它沉积在第一导电型半导体基底上；
量子势阱活性层，它沉积在第一导电型下覆盖层上，它由交替堆积的阻挡层和势阱层组成；以及
第二导电型上覆盖层，它沉积在量子势阱活性层上，其中，
量子势阱活性层是用第一导电型的杂质掺杂的。
在根据本发明的半导体激光器件中，量子势阱活性层是用第一导电型杂质掺杂的。从而抑制了从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中去。结果是，减小了由杂质扩散到量子势阱活性层中而引起的扰乱，这样就防止了量子势阱活性层结晶度的损伤。所以，该半导体激光器件即使在大功率驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。
本发明具体地提供一种具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件，该半导体激光器件包括：
第一导电型GaAs基底；
第一导电型下覆盖层，它沉积在第一导电型GaAs基底上；
量子势阱活性层，它沉积在第一导电型下覆盖层上，它由交替堆积的以InGaAsP为基的材料制成的阻挡层和势阱层组成；以及
第二导电型上覆盖层，它沉积在量子势阱活性层上，其中
量子势阱活性层是用作为第一导电型杂质的硅来掺杂的。
在该半导体激光器件中，量子势阱活性层是用作为第一导电型的杂质Si来掺杂的，这样减小了由从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中去而造成的扰乱。例如，在下覆盖层用Si作为杂质来掺杂的场合下，由于Si在量子势阱活性层中的浓度是中等高的，所以抑制了Si从下覆盖层扩散到量子势阱活性层中去。结果是，防止了量子势阱活性层结晶度的损伤。所以，该半导体激光器件即使在大功率驱动时也能够显示出高可靠性度具有长的寿命。
在本发明的一个实施例中，在量子势阱活性层中掺杂的Si的浓度为小于2×1017cm-3。而这样一个Si浓度使得它能在量子势阱活性层中保证激光振荡。而且，该Si浓度使得它在减小或几乎消除Si扩散到量子势阱活性层中去，所以实现了如上面的同样效应。
在本发明一个实施例中的半导体激光器件，还包括由以AlGaAs为基的材料制成的、并插入在量子势阱活性层与上覆盖层之间和在量子势阱活性层与下覆盖层之间的引导层。
注意，“以AlGaAS为基的材料”是指AlxGa1-xAs(此处0＜x＜1)。
在这半导体激光器件中，导带中的能量(ΔEc)和价带中的能量差(ΔEv)，由以InGaAsP为基的材料制成的势阱层和由以AlGaAs为基的材料制成的引导层之间来产生，因此抑制了从势阱层溢出的载流子，这样便有可能获得大的功率。
注意，构成量子势阱活性层的最上层和最下层是作为阻挡层来形成的，使得含有光发射复合的势阱层不与以AlGaAs为基的材料有直接接触。这样，防止了在半导体激光器件可靠性上的损伤。
在本发明的一个实施例中，在构成引导层的以AlGaAs为基的材料中，Al的混合晶体比大于0.2。因此，在导带中的能量差(ΔEc)和在价带中的能量差(ΔEv)这两者都是由在以InGaAsP为基的材料制成的势阱层和以AlGaAs为基的材料制成的引导层之间在平衡中产生的。这样，使得有可能更好地抑制从势阱层溢出的载流子。所以，在半导体激光器件中更能保证获得大的功率。
在本发明的一个实施例中，势阱层具有压缩形变。所以具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能够显示出高可靠性且具有长的寿命。
注意，“形变”是被表示为(a1-aGaAs)/aGaAs，此处aGaAs是GaAs基底的晶体常数，a1是势阱层的晶格常数。当最后得到的值为正时，该形变称之为压缩形变，而当最后得到的值为负时，则该形变称之为伸长形变。
在本发明的一个实施例中，压缩形变的量为小于3.5％。所以，该半导体激光器件显示出较高的可靠性和较长的寿命。
在本发明的一个实施例中，由以InGaAsP为基的材料制成的阻挡层具有伸长形变。因此，势阱层的压缩形变被补偿掉，使得量子势阱活性层的结晶度更为稳定。所以，具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能够显示出高可靠性且具有长的寿命。
在本发明的一个实施例中，伸长形变的量是小于3.5％。所以，能较好地得到上面的诸效应。
本发明提供一种半导体激光器件的制作方法，包括：
在第一导电型半导体基片上沉积第一导电型下覆盖层；
在第一导电型下覆盖层上沉积量子势阱活性层，该量子势阱活性层由交替堆积的阻挡层和势阱层组成；以及
在量子势阱活性层上沉积第二导电型上覆盖层，其中
量子势阱活性层是在用第二导电型杂质掺杂中生长的。
在根据本发明的半导体激光器件的制作方法中，量子势阱活性层是在用第二导电型杂质掺杂中形成的，因此抑制了从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中去。结果是，减小了由扩散到量子势阱活性层中的杂质引起的扰乱，这样，防止了量子势阱活性层中结晶度的损伤。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。
本发明也提供一种具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件的制作方法，包括：
在第一导电型GaAS基片上沉积第一导电型下覆盖层；
在第一导电型下覆盖层上沉积量子势阱活性层，该量子势阱活性层是由交替堆积的由InGaAsP材料制成的阻挡层和势阱层组成的；以及
在量子势阱活性层上沉积第二导电型上覆盖层，其中
量子势阱活性层是在用作为第二导电型杂质的Zn掺杂中生长的。
在该半导体激光器件的这个制作方法中，量子势阱活性层是在用作为第二导电型杂质的Zn掺杂中生长的，这样减小了从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中所引起的扰乱。例如，在用Zn(具有较高的扩散速度)作为杂质来掺杂上覆盖层的场合中，由于在量子势阱活性层中的Zn浓度是中等高的所抑制了从上覆盖层到量子势阱活性层的Zn扩散。结果是，防止了量子势阱活性层晶格度的损伤。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且有长的寿命。
在本发明的一个实施例中，在量子势阱活性层中，把Zn掺杂到使其杂质浓度为小于2×1017cm-3。这种Zn的浓度使得它有可能在量子势阱活性层中保证激光振荡。而且，Zn的这个浓度使它有可能减少Zn扩散到量子势阱活性层中，所以实现了上面相同的诸效应。
本发明提供一种半导体激光器件的制作方法，包括：
在第一导电型半导体基片上沉积第一导电型下覆盖层；
在第一导电型半导体覆盖层上沉积量子势阱活性层，该量子势阱活性层由交替堆积的阻挡层和势阱层组成，以及
在量子势阱活性层沉积第二导电型上覆盖层，其中
量子势阱活性层是在用第一导电型杂质掺杂中生长的。
在根据本发明的半导体激光器件的制作方法中，量子势阱活性层是在用第一导电型杂质掺杂中生长的，因此抑制从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中去。结果是，减小了由扩散到量子势阱活性层中的杂质引起的扰乱，这样，防止了在量子势阱活性层中结晶度的损伤。所以，这样制作的半导体激光器即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。
本发明具体地提供一种具有振荡波长大于760nm且小于800nm的半导体激光器件的制作方法，包括：
在第一导电型GaAs基片上沉积第一导电型下覆盖层，
在第一导电型下覆盖层上沉积量子势阱活性层，该量子势阱活性层是由交替堆积的由InGaAsP材料制成的阻挡层和势阱层组成的，以及
在量子势阱活性层上沉积第二导电型上覆盖层，其中
量子势阱活性层是在用作为第一导电型杂质的Si掺杂中生长的。
在根据本发明的半导体激光器件的制作方法中，量子势阱活性层是在用作为第一导电型杂质的Si掺杂中生长的，这样，减小了从上和下覆盖层中或类似处的杂质扩散到量子势阱活性层中所引起的扰乱。例如，在用Si作为杂质来掺杂下覆盖层的场合中，由于在量子势阱活性层中的Si浓度是中等高的，所以抑制了从下覆盖层到量子势阱活性层的Si扩散。结果是，防止了量子势阱活性层晶格的损伤。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且有长的寿命。
在本发明的一个实施例中，在量子势阱活性层中，把Si掺杂到使其杂质浓度为小于2×1017cm-3。所以，这种Si的浓度使得它有可能在量子势阱活性层中保证激光振荡。而且，Si的这个浓度有可能减少Si扩散到量子势阱活性层中，所以实现了上面同样的诸效应。
本发明也提供包括上述半导体激光器件的光盘重现和记录单元。
光盘重现和记录单元通常要求通过在写入操作中减少对光盘的存取时间来实现高速写入操作。本发明的、使用上述半导体激光器件的光盘重现和记录单元即使在大功率的驱动时也能显示如上面所描述的高可靠性且具有长的寿命。更为准确地说，该半导体激光器件比常规的有更高的光功率。结果是，该光盘重现和记录单元能把光盘的转速提高得比常规的更高，从而减少了对光盘的存取时间。所以，数据的读出和写入操作，尤其是写入操作，可在比常规的更高的速度下来实现，这就给使用户有更舒适的可操作性。
附图简述
从在本文下面给出的详细描述，本发明将变得完全理解，而附图仅作为图示说明而给出，因此不是对本发明的限定，其中：
图1示出根据本发明第一实施例的半导体激光器件的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向(谐振器的纵向方向)；
图2示出根据本发明第一实施例、在用于晶体生长的第一掩膜工艺终止之后的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向；
图3示出根据本发明第一实施例、在用于形成台面镶条的腐蚀工艺终止之后的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向；
图4示出根据本发明第一实施例、在用于隐埋电流阻流层的晶体生长工艺终止之后的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向；
图5示出根据本发明第二实施例的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向；
图6是示出根据本发明第一和第二实施例的半导体激光器件的可靠性测试，与比较例子的结果在一起的图；
图7是示出本发明半导体激光器件由于在势阱层中压缩变量的差异而引起的在可靠性上差异的图；
图8是示出本发明半导体激光器件的引导层中Al的混合晶体比和温度特性之间的关系图；
图9是示出在量子势阱活性层中所掺杂质量和阈值电流值之间的关系图；
图10是示出在量子势阱活性层中存在与不存在所掺杂质的情况下，由杂质扩散产生的杂质浓度的分布图；
图11示出根据本发明第三实施例的光盘重现和记录单元的示意图，以及
图12示出常规半导体激光器件的横截面图，在图中的横截面垂直于镶条方向。
具本实施方法
本发明的诸实施例将参考附图在本文下面作详细描述。
第一实施例
图1示出根据本发明第一实施例半导体激光器件的结构。该半导体激光器件由在n-GaAs基底101上呈逐个堆积状态的n-GaAs缓冲层102，n-Al0.466Ga0.534As第一下覆盖层103，n-Al0.498Ga0.502As第二下覆盖层104，Al0.433Ga0.567As下引导层105，形变的多量子势阱活性层107，Al0.433Ga0.567As上引导层109，p-Al0.4885Ga0.5115As第一上覆盖层110，和p-GaAs腐蚀抑制层111组成的。在腐蚀抑制层111上形成台面镶条状的p-Al0.4885Ga0.5115As第二上覆盖层112和GaAs盖板层113，而在台面镶条状p-Al0.4885Ga0.5115As第二上覆盖层112和GaAs盖板层113的两侧都填满由n-Al0.7Ga0.3As第一电流阻流层115，n-GaAs第二电流阻流层116和p-GaAs平面化层117制成的光和电流变窄区域。在整个平面上还形成p-GaAs盖板层119。
注意，那些有“n-”的是用Si作为n型杂质来掺杂的层，而那些有“p-”的是用Zn作为p型杂质来掺杂的层。
形变的量子势阱活性层107是由交替配置着的In0.0932Ga0.9068As0.4071P0.5929阻挡层(形变为-1.44％且离基底侧厚度为70，50，70的三层薄层)和In0.2111Ga0.7889As0.6053P0.3947压缩形变的量子势阱层(形变为0.12％且厚度为80的两层薄层)组成的。在这当中的形变量被表示为(a1-aGaAs)/aGaAs，此处aGaAs基底的晶格常数，而a1是势阱层的晶格常数。当最后得到的值为正时，该形变称之为压缩形变，而当最后得到的值为负时，则该形变称之为伸长形变。在这实施例中，量子势阱活性层107是用作为p型杂质的Zn扩散到约2×1017cm-3的浓度。
半导体激光器件具有台面镶条部分121a和配置在台面镶条部分121a的两个侧边的台面镶条部分的侧边部分121b。虽然在附图中省略了电极，但是它们分别形成在基底101的下面和盖板层119的上面，用来操作该半导体激光器。
接着，参考图2到图4，将给出该半导体激光器件制作方法的描述。
如图2所示，在晶面为(100)的n-GaAs基底101上，用金属有机化学气相沉积工艺通过晶体生长逐个形成，n-GaAs缓冲层102(层厚：0.5μm)，n-Al0.466Ga0.534As第一下覆盖层103(层厚：3.0μm)，n-Al0.498Ga0.502As第二下覆盖层104(层厚：0.18μm)，Al0.433Ga0.567As下引导层105(层厚：70nm)，形变的量子势阱活性层107，Al0.433Ga0.567As上引导层109(层厚70nm)，p-Al0.4885Ga0.5115As第一上覆盖层110(层厚：0.19μm)，p-GaAs腐蚀抑制层111(层厚，30)，p-Al0.4885Ga0.5115As第二上覆盖层112(层厚：1.28μm)以及GaAs盖板层113(层厚：0.75μm)。
在形成量子势阱活性层107中，交替地生长上述In0.0932Ga0.9068As0.4071P0.5929阻挡层晶体(形变为-1.44％且离基底侧厚度为70，50，70的三层薄层)和In0.2111Ga0.7889As0.6053P0.3947压缩形变的量子势阱层晶体(形变为0.12％且厚度为80的两两层薄层)，而作为p型杂质的Zn要掺杂到Zn浓度为2×1017cm-3。
另外，在形成台面镶条部分的部分上，这样来形成保护掩膜114(掩膜宽：5.5μm)使得通过照相方法沿着(011)晶向具有一根镶条。
接着，如图3所示，腐蚀掉除保护掩膜114之外的诸部分以形成台面镶条部分121a。采用硅酸和过氧化氢的混合液和氢氟酸分两步来实现腐蚀，直到刚好在腐蚀抑制层111的上面。通过利用氢氟酸对GaAs的腐蚀速率非常低的事实，实现了腐蚀平面的平面化和台面镶条的宽度控制。腐蚀深度为1.95μm，而台面狭条的最低部分宽度约为2.5μm。在腐蚀操作后，除去保护掩膜114。
接着，如图4所示，采用金属有机化学气相沉积逐个生长n-Al0.7Ga0.3As第一电流阻流层晶体115(层厚：1.0μm)，n-GaAs第二电流阻流层116晶体(层厚：0.3μm)以及p-GaAs平面化层晶体117(层厚0.65μm)以形成光和电流变窄区域。
然后，用照相工艺仅在台面镶条部分的侧边部分1216上形成保护掩膜118。接着，腐蚀掉在台面镶条部分121a上的阻挡流。采用铵基和过氧化氢的混合液和硫酸和过氧化氢的混合液分两步来实现腐蚀。然后，除去保护掩膜118，而铺设p-GaAs盖板层119(层存，2.0μm)，如图1所示。因此，就可制作具有振荡波长780nm，且具有如图1所示结构的半导体激光器件。
图6示出本实施例半导体激光器件的采用230mW的脉冲、在70℃下实施的可靠性测试结果，并随同比较例子的结果。在这图中，参考数字6a指出关于本实施例半导体激光器件的结果，而参考数字6c则指出关于比较例子的结果该例子除了在量子势阱活性层中未掺杂质之外，全部用与本实施例半导体激光器件相同的方法来制作的)(参考数字6b留待稍后描述)。从图中可清楚地看到，比较例子在2,000小时特性变坏，而本实施例半导体激光器件则超过5,000小时仍能平稳地工作。本发明的发明者们迄今已实施了关于在GaAs基底上具有以InGaAsP为基的量子势阱活性层的半导体激光器件的研究，且这些成功地制作了一种具有比以AlGaAs为基的半导体激光器件具有更高COD手段的半导体激光器件。而且，为了在大功率的驱动时半导体激光器件的寿命和可靠性的目的，发明者们在量子势阱活性层中进行了能实现改善半导体激光器件特性的杂质掺杂。更准确地说，如本实施例所示，认为在量子势阱活性层和上引导层中，掺p型杂质Zn到2×1017cm-3的程度，这就能抑制来自上覆盖层的Zn扩散，防止量子势阱活性层被扰动，从而防止结晶度的损坏，这样，就导致半导体激光器件特性的改善。在半导体诸薄层中的杂质扩散是由在诸半导体薄层之间的杂质浓度梯度造成的，所以，例如，降低如图10所示的梯度。能抑制这种扩散。注意，图10示出在量子势阱活性层107中沿薄层堆积方向的杂质浓度的曲线形状，在量子势阱活性层107掺有杂质的场合下(用实线10a示出)，在上引导层109和第一上覆盖层110中的杂质浓度梯度比在量子势阱活性层不掺杂的场合下(用点划线10b示出)较小。还认为在InGaAsP中的杂质扩散速率比在GaAs中的较大，所以事先在由InGaAsP制成的量子势阱活性层中掺杂会造成抑制杂质扩散的特大的效应。
另外在本实施例中，Zn是作为p型杂质来使用的，这使得它有可能效地抑制扩散速率高的杂质扩散。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且有长的寿命。
另外在本实施中，掺杂在量子势阱活性层107中Zn的浓度为小于2×1017cm-3，这样，使得它有可能减少或几乎消除Zn扩散到量子势阱活性层中。所以这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示较高的可靠性且具有较长的寿命。注意，在Zn的浓度超过2×1017cm-3的情况下，量子势阱活性层本身的质量象InGaP一样要被降低，如图9所示，导致诸如由于激光振荡阀值的升高而引起的工作电流的增加那样的特性恶化。
另外在本实施例中，由以AlGaAs为基的材料制成的引导层109，105，分别插在量子势阱活性层107上覆盖层110之间和量子势阱活性层107与下覆盖层104之间。因此，在导带中的能量差(ΔEc)和在价带中的能量差(ΔEv)是在由以InGaAsP为基的材料制成的势阱层和以AlGaAs为基的材料制成的引导层109，105之间产生的，所以抑制了从势阱层来的载流子的溢出。这样，使得它有可能获得大功率。注意，构成量子势阱活性层的最高层和最下层是作为阻挡层来形成的，所以包含光发射复合的势阱层是不与以AlGaAs为基的材料有直接接触。就这防止了在半导体激光器件可靠性上的损伤。
通常，在为获得高可靠性的无铝的半导体激光器件的制作中，直到引导层的诸薄层和覆盖层诸薄层全都由诸如InGaP的无铝材料制成的。不过，在本实施例中，其Al的混合比大于0.2的AlGaAs是作为引导层而形成的，用来在良好的平衡中获得相对于由InGaAsP制成的、具有振荡波长为780nm波长带势阱层的在导带中的能量差(ΔEc)和在价带中的能量差(ΔEv)。图8是示出在引导层中Al的混合晶体比和温度特性(To)之间的关系图。它确认了，在由AlGaAs制成的引导层中，Al的混合晶体比大于0.2的场合下，温度特性被改善，充分地证明了高可靠性。
同样在本实施例中，在GaAs基底上采用由InGaAsP制成的压缩形变的势阱层，如上所述。这就实现了即使在大功率的驱动时，特别是在780nm波长带时具有高可靠性且具有长寿命的半导体激光器件。而且，在形变量是在3.5％以内时能较佳地得到上述的诸工作效应。更详细的描述在图7中给出，它示出在势阱层中，由于压缩形变量的差异而引起的半导体激光器件在可靠性方面的差异。在图7中，参考数字7a，7b，7c分别指出在势阱层中压缩形变量为+1.0％，+2.2％，3.6％，且在70℃，用230mW的脉冲来做的可靠性测试的结果。根据该图，当压缩形变量超过3.5％时可靠性就恶化。认为结晶度是由压缩形变过大的量而变坏的。
同样在本实施例中，在具有压缩形变的势阱层中的形变量被由InGaAsP制成的伸长形变的阻挡层所补偿，这样使得它可能制成具有更为稳定晶体的形变了的量子势阱活性层，导致半导体激光器件有高可靠性。另外，在伸长形变量为小于3.5％时，可较佳地获得上面的工作效应。
第二实施例
图5示出根据本发明第二实施例半导体激光器件的结构。
该半导体激光器件是由在n-GaAs基片201上呈逐个堆积状态的n-GaAs缓冲层202，n-Al0.466Ga0.534As第一下覆盖层203，n-Al0.498Ga0.502As第二下覆盖层204，Al0.423Ga0.567As第一引导层205，形变的量子势阱活性层207，Al0.433Ga0.567As上引导层209，p-Al0.4885Ga0.5115As第一上覆盖层210，和p-GaAs腐蚀抑制层211组成的。在腐蚀抑制层211上形成台面镶条状的p-Al0.4885Ga0.5115As第二上覆盖层212和GaAs盖板层213，而在台面镶条状的p-Al0.4885Ga0.5115As第二上覆盖层212和GaAs盖板层213的两侧都填满由n-Al0.7Ga0.3As第一电流阻流层215，n-GaAs第二电流阻流层216和p-GaAs平面化层217制成的光和电流变窄区域。在整个平面上还形成p-GaAs盖板层219。
半导体激光器件具有台面镶条部分221a和配置在台面镶条部分221a的两个侧边的台面镶条部分地侧边部分221b。虽然在附图中省略了电极，但是它们分别形成在基底201的下面和盖板层219的上面，用来操作该半导体激光器件。
注意，与第一实施例的情况一样，那些有“n-”的是用Si作为杂质来掺杂的层，而那些有“p-”的是用Zn作为杂质来掺杂的层。本实施例在量子势阱活性层207本身中是用“Si”作为n型杂质而掺杂质到浓度约为2×1017cm-3这一点上与第一实施例不同。
该半导体激光器件几乎是用与第一实施例相同的材料，几乎是相同的层厚并用几乎是相同的制作方法来制作的。不过，在形成量子势阱活性层207时，是交替地生长上述In0.0932Ga0.9068As0.4071P0.5929阻挡层晶体(形变为-1.44％且离基底侧的层厚为70，50，70的三层薄层)和In0.2111Ga0.7889As0.6053P0.3947压缩形变的量子势阱层体(形变为0.12％且层厚为80的两层薄层)，而作为n型杂质的Si要掺杂剂Si浓度为2×1017cm-3。换言之，量子势阱活性层207的最高层和最低层是作为阻挡层而形成的。这样，使得有可能制作具有如图5所示的结构和具有振荡波长为780nm的半导体激光器件。
在图6中，如用参考数字6b所示，与第一实施例中的半导体激光器件一样，在70℃下用230mW脉冲做的可靠性测试中，本实施例中的半导体激光器件平稳地操作了超过5,000小时。
相似地，在本实施例中，在量子势阱活性层中掺杂实现了特性的改善。虽然详情并不清楚，但可认为在量子势阱活性层207，上引导层209，和下引导层205中，使n型杂质Si掺杂到2×1017cm-3的程度时，可能抑制进入量子势阱活性层中的杂质扩散，防止了量子势阱活性层被扰乱，从而防止在结晶度上的损伤，这一点导致半导体激光器件特性的改善。进一步还认为在InGaAsP中的杂质扩散速率大于在GaAs及其同类中的扩散速率，所以，象在本实施例中那样，事先在由InGaAsP制成的量子势阱活性层中掺杂可引起抑制杂质扩散的特大效应。
另外，在本实施例中，Si被用作p型杂质，故能有效地抑制它的扩散速率是高的杂质扩散。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。
另外，在本实施例中，掺在量子势阱活性层207中的Zn的浓度为小于2×1017cm-3，这浓度可能减少或几乎消除进入量子势阱活性层中的杂质扩散。所以，这样制作的半导体激光器件即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。注意，在Si的浓度超过2×1017cm-3的情况下，量子势阱活性层本身的质量，与InGaAsP一样，会被降级，导致诸如由于激光振荡阀值的升高而引起的工作电流值的增大的特性劣化。
另外，在本实施例中，由以AlGaAs为基的材料制成的引导层209，205分别被插入到量子势阱活性层207和上覆盖层210之间以及到量子势阱活性层207和下包层204之间。因此，在导带中的能量差(ΔEc)和在价带中的能量差(ΔEv)将在由以InGaAsP为基的材料制成的引导层209，205之间产生，所以象第一实施例一样，抑制了来自势阱层的载流子溢出。这样，有可能获得大的功率。注意，构成量子势阱活性层的最高层和最低层是作为阻挡层来形成的，所以含有光发射复合的势阱层与以AlGaAs为基的材料不是直接接触的。这样，防止了半导体激光器件在可靠性上的损伤。
同时，在本实施例中，由InGaAsP制成的压缩形变的势阱层是被用在GaAs基底上的，如上面所述。这样，就完成了即使在大功率的驱动时，特别是在780nm波长带时也能具有高可靠性，且具有长寿命的半导体激光器件。而且，在形变量为3.5％以内的情况下，能较佳地获得上面的工作效果。
同时，在本实施例中，在具有压缩形变的势阱层中的形变量被由InGaAsP制成的伸长形变的阻挡层补偿，这样，有可能制作一种具有更稳定晶体的形变的量子势阱活性层，导致具有高可靠性的半导体激光器件。而且，在伸长形变量小于3.5％的情况下，能更佳地获得上面的工作效果。
而且，在上述的第一和第二实施例中，提供一种埋藏式脊峰结构。不过，这不是限制性的，用诸如脊峰结构，内部镶条结构和藏式异结构中的任何结构，都可获得相同的工作效果。
而且，虽在第一和第二实施例中已经使用了n型基底，但如果代之以p型型基底，则可获得相同的工作效果，而各别的诸薄层的n型和p型都要反过来。
另外，虽采用了波长为780nm，但这不是限制性的，只有当波长落在大于760nm且小于800nm的所谓780nm波长带之内，亦可获得相同的工作效果。
另外，虽在上述第一和第二实施例中，把p-GaAs盖板层119，219的层厚设置为2μm，但该层可生长到约50μm那样厚。而且，虽把生长温度设置为750℃和680℃，但这也不是限制性的。
而且，虽在上述第一和第二实施例中，仅在量子势阱活性层107，207中掺杂，但杂质并不仅在量子势阱活性层中掺入，而且也在从上引导层到下引导出的所有层中掺杂。另外，杂质并不限制是Zn和Si，也可包括C。
第三实施例
图11示出在本发明中的光盘重现和记录单元的结构示例。
在光盘401上操作写入数据或重现写在光盘401上的数据的该光盘重现和记录单元包括在第一实施例中描述、在那些操作中用作光发射器件的半导体激光器件402。
光盘重现和记录单元的更详细描述将在下面给出。对写入操作，从半导体激光器件402发射出的信号光经过平行光管透镜403成为平行光，并经光束分光器404传输。然后，在用λ/4偏振器405调节偏振态之后，该信号被物镜406会聚，照射光盘401。对读出操作，一束没有数据信号叠加在其上的激光沿着与写入操作同样的路径传输，照射光盘401。被光盘401的表面反射，在其上已记录好数据的激光束，经激光束照射物镜406和λ/4偏振器405传递，并随后被光束分光器404反射，从而使传输方向改变90°。接着，激光束被重现光物镜407聚焦并施加到用作信号探测的光电探测器装置408，然后，在用作信号探测的光电探测器装置408中根据λ射激光束的强度，把已记录有数据的信号转换成电信号，并用信号光重现电路409重现为原来的信号。
本实施例的光盘单元使用了要用比常规的较大光功率来操作的半导体器件，使得即使在光盘的转速加强到比常规的更大的情况下，仍是可实现数据的读和写。因此，在很大程度上，减小了在写入操作中从来都有重大关系的光盘的存取时间，使使用人更为舒适的可操作性。
已经在把本发明的半导体激光器件应用到记录和重现型的光盘单元的情况下描述了本实施例。但是，本发明不受此限制，且不用说，也可采用相同的780nm波长带应用到光盘记录单元或光盘重现单元。
应理解本发明的半导体激光器件以及光盘再现和记录单元并不限于上面的那些描述和图解说明，而譬如对势阱层和阻挡层的层厚和这些薄层的数目，在不背离本发明范围的情况下，各种修改是可以接受的。
在上面的描述中是清楚的，就是在本发明中的半导体激光器件，即使在大功率的驱动时也能显示出高可靠性且具有长的寿命。
在本发明的光盘重现和记录单元中包括这样的半导体激光器件，使得在比常规的较高速度下可以实现读和写的操作，尤其是写入操作，给使用者更舒适的可操作性。
本发明是如此来作描述的，本发明可在许多方面作改变已显然的。并不认为这种改变是背离本发明的精神实质和范围的，而要把所有这种对在本领域的技术人员是显然的修改包括在下面提出的权利要求中。